[发明专利]用于费托反应器低级产物变体的方法和系统

说明书

技术领域

本发明通常涉及碳至液系统，更具体地说，涉及用于最小化来自系统的 费托反应器部分的液体产物变体的方法和系统。

背景技术

术语C5+和“液体烃”以同义词的形式使用并且是指具有五(5)个或更多 数目的碳的烃或含氧化合物，包括例如戊烷、己烷、庚烷、戊醇、戊烯，并 且其在正常大气条件下是液体。

术语C4-和“气态烃”以同义词的形式使用并且是指具有四(4)个或更少 数目的碳的烃或含氧化合物，包括例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、丁醇、丁 烯、丙烯，并且其在正常大气条件下是气态。

现代的费托(FT)单元已经为从天然气生产合成气(syngas)进行了优化，从 天然气生产合成气又称为气至液工艺(GTL)。通常，合成气是指以下的混合 物，主要是H₂和CO，外加一些CO₂，全部处于各种不同的比例。FT反应器 在较高停留时间、高单程转化率和低于消耗比例的H₂/CO比下操作以便改善 C5+选择性并且最小化C4-选择性，即天然气和液化石油气(LPG)生产。由于 运输成本高，大多数碳至液工厂的偏远位置使得天然气和(LPG)联产在经济 上没有吸引力。

最小化天然气和LPG生产导致较大比例(30-40％)的FT液体，其被转化 为蜡。这种蜡必须然后被转化为柴油范围产物(通常C10-C20范围)，这使用 了单独的加氢裂化反应器。同样，用于最大化C5+生产的高单程转化率限制 了FT反应器的压力并且副产物水的分压随着转化和总压而增加。这种高的 水的分压可以通过氧化活性催化剂位点引起催化剂的失活，而低的水的分压 可以在催化剂活性位点上在水、CO和H₂之间引起竞争吸附，由此降低了 (CO+H₂)转化率。铁基FT催化剂，特别地，可以大大地受水的影响，而钴基 FT催化剂往往是更耐水氧化的。在反应介质中，水的体积百分数应当在 15-25％的范围以下，超过该范围，已知催化剂失活效果是相当大。

其它含碳燃料也可以用于提供FT工艺的合成气进料。然而，由上述的 现代FT气至液系统的特点引起了不期望的产物变体。

发明内容

在一种实施方案中，操作碳至液系统的方法包括接收合成气流，将合成 气变换以增加合成气的H₂/CO比，将氢气与变换过的合成气混合以增加 H₂/CO比，使氢气/变换过的合成气的混合物与催化剂在容器中在大约600psia 的压力反应使得大约40％的氢气/变换过的合成气的混合物被转化，将未反应 的氢气/变换过的合成气的混合物循环到容器中。

在另一实施方案中，碳至液系统包括合成气源、配置成将合成气变换以 增加合成气的H₂/CO比的容器，该容器在下游与合成气源以流动相通而连接 (coupled in flow communicateon)、包括与变换过的合成气以流动相通而连接的 氢气的气体源，该气体源配置成与变换过的合成气混合以增加变换过的合成 气的H₂/CO比、包括入口和出口的容器，该入口配置成接收该气体与变换过 的合成气的混合物，该容器包括催化剂，其被配置成在大约600psia的压力 促进费-托合成反应，使得大约40％的氢气/变换过的合成气的混合物被转化、 和在所述入口和出口之间相通连接的循环通路，其配置成将未反应的氢气/ 变换过的合成气的混合物引导至所述容器的入口。

在又一个实施方案中，用于从气态反应物形成液体烃的系统包括：合成 气源，其包括比例为约1.4-约1.8的氢气和一氧化碳、配置成将合成气变换 以增加合成气的H₂/CO比的变换反应器，该容器在下游与合成气源以流动相 通而连接、包括与变换过的合成气以流动相通而连接的氢气的气体源，该气 体源配置成与变换过的合成气混合以增加变换过的合成气的H₂/CO比至约 1.9-约2.3、包括入口和出口的容器，该入口配置成接收该气体与变换过的合 成气的混合物，该容器包括催化剂，其被配置成在大约600psia的压力促进 费-托合成反应，使得大约40％的氢气/变换过的合成气的混合物被转化、和 在所述入口和出口之间相通连接的循环通路，所述循环通路配置成将未反应 的氢气/变换过的合成气的混合物引导至所述容器的入口。

附图说明

图1是示范的已知的整体气化联合循环(IGCC)发电系统的示意图；和